触发器的逻辑功能及其描述方法

1、第四章第四章 触触 发发 器器4-1 4-1 概述概述4-3 4-3 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能及其描述方法及其描述方法4-2 4-2 触发器的电路结构触发器的电路结构 与动作特点与动作特点4-1 4-1 概概 述述一一. .触发器的必备特点触发器的必备特点1.具有两个能自行保持的稳态(1态或0态)；2.外加触发信号时，电路的输出状态可以翻转；3.在触发信号消失后，能将获得的新态保存下来。I.从电路结构不同分II. 从逻辑功能不同分 1). RS触发器 3).主从触发器1).基本触发器二二. .触发器的分类触发器的分类2).同步触发器 4).边沿触发器 2). JK触发器 4). D触发

2、器 3). T触发器数字电路数字电路: : 分组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类组合逻辑电路的基本单元是基本门时序逻辑电路的基本单元是触发器4-2 触发器的电路结构与动作特点4-2-1.基本基本RS触发器触发器一一.电路结构与工作原理电路结构与工作原理 Q 端、Q 端为两个互补的输出端 ；1.电路结构电路结构（以与非门构成为例）&Q QQ QSDRD不允许 SD= RD=0.约束条件：约束条件：Q = 1、Q = 0 ， 定义为 1 态；SD 端端 是是 置置 1 端端（置位端）（置位端），非号表示“0” 触发有效，RD 端端 是是 清清 0 端端（复位端）（复位端）, , RD、SD

3、端是触发信号引入端。脚标“D”表示直接 触发，0 00 00 00 00 01 11 11 11 11 1不允许置1清0保持&Q QQ QSDRD&Q QQ QSDRD0 0&Q QQ QSDRD1 1&Q QQ QSDRD原态0 01 1&Q QQ QSDRD1 11 10 0原态1 1保持3、特性表、特性表Sd Rd 0 1 不允许1*1置 1 清 00Qn保 持Qn+1说 明0 0 1 0 1 1 1 11 10 01 11 10 02、工作原理、工作原理 （0触发有效）4. 4. 逻辑符号逻辑符号SD(SD)端叫做直接置位端；因此：二二. 动作特

4、点动作特点 由于触发信号直接加在输出门的输入端，所以在输入信号的全部时间里，都能直接改变输出端 Q 和 Q 的状态。RD(RD)端叫做直接复位端。用D作脚标SRQSDRDQ与非门构成：或非门组成：SRQSDRDQ1 触发有效，SD 端是置1端，RD 端是清0端，0 触发有效，SD 端是置1端，RD 端是清0端，4-2-2. 同步同步 RS触发器触发器G1、G2 门构成基本RS 触发器，受C P控制的触发器称为时钟触发器时钟触发器。或时钟脉冲，简称时钟，用 C P 表示时间控制信号也称同步信号，或时钟信号，&Q QQ QSDRD&CPRSG1G2G3G41. 同步同步RS触发器的

5、触发器的电路结构电路结构一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理在数字系统中，如果要求某些触发器在同一时刻动作，就必须给这些触发器引入时间控制信号。时间控制信号。G3、G4 门构成输入控制电路。2. 2. 工作原理工作原理（ 1 1 触发有效） CP=0 时，G3、G4 门封锁，触发信号不起作用。 CP=1，在 S 端触发时， Q=1 CP=1，在 R 端 触发时， Q=0 1 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0CP=1 时，G3、G4 门打开，触发信号可加到基本触发器上。&Q QQ Q&CPRSG1G2G3G4&Q Q

6、Q Q&CPRSG1G2G3G43. 特性表特性表(1触发有效)CP R S Qn+101110 00 11 01 110QnQnX X1*15.5.逻辑符号逻辑符号不允许置 1 清 0保 持说 明保 持4. 4. 几点说明几点说明1)图示同步RS 触发器为 1 触发有效；2)表中*表示:若 R、S 端同时触发，则当 R 、S 端的触发信号同时消失时，电路的次态不定；3)输入端的约束条件为 RS = 0。1S1RQSRQC1CP续动作特点：动作特点：在 CP = 1 的全部时间里，R、S 端信号的变化都将引起触发器输出状态的变化。 1 2SRQCP三、输出电压波形举例三、输出电压波形举

7、例RD二二. 动作特点动作特点缺点：缺点：抗干扰能力差。异步置位端异步复位端R1S1RQSQC1CPRDSD触发器在CP控制下正常工作时应使 SD、RD 处于高电平。干扰信号跳变1 . 电路结构电路结构主触发器、从触发器均为同步RS 触发器， 4-2-3. 主从触发器主从触发器一一 . . 主从主从RSRS触发器触发器 但，它们的CP信号相位相反。&1G1G2G3G4G5G6G7G8CPSR从触发器主触发器Q，Q，QQG5-G8门组成主触发器；G1-G4门组成从触发器。3 3. 特性表特性表 CP R S Qn+100 00 11 01 1X XQn10CP CP G7G7、G8G8

8、G3G3、G4G4 工工 作作 情情 况况CP=1 时CP=0 时打 开封 锁封 锁打 开主触发器工作从触发器保持从触发器工作 主触发器保持2 2、工作原理、工作原理4 4. 几点说明几点说明1)图示主从RS 触发器 1 触发有效；2)表中*表示：若 R、S 端同时触发，则在CP回到0后,输出状态不定；3)输入端的约束条件为 RS = 0。1*QnQQ的状态根据R R、S S端的触发情况改变Q Q = Q= Q注意：注意：在CP的一个变化周期中，触发器输出状态只改变一次。5. 逻辑符号逻辑符号从触发器只能输出 CP=1期间，主触发器最后一 次变化所得到的状态。 在 CP=1期间，主触发器随 R

9、、S端状态的改变而多次改变，但在CP下降沿到来时，从触发器最多只能改变一次。 6.6.动作特点动作特点为使主从 RS 触发器按其特性表正常工作， 必须在 CP=1 期间，使 R、S 端的状态保持不变。1S1RC1SRCPQQ带来的问题带来的问题：特别注意：特别注意：动作特点动作特点：2. 2. 特性表特性表二二. 主从主从 J KJ K 触发器触发器1. 1. 电路结构电路结构Qn CP J K 00 00 11 01 1X X10特性归纳J=K=0时, Qn+1=QnJK 时，Qn+1=JJ=K=1时，Qn+1=QnJKQnQnQn+1从触发器主触发器&1G1G2G3G4G1G2G3

10、G4CPQ，Q，QQ计数状态下，电路的输出电压波形，随 CP 作用沿的到来自动改变。见图：3 .几点说明几点说明设初态Q=0逻辑符号见下页逻辑符号见下页设：CP作用沿为下降沿tCPtJ=KtQ13）J=K=1时，Qn+1=Qn 是计数状态。 图示主从JK触发器：1) 1触发有效；2) 没有约束条件；5.5. 动作特点动作特点 CP = 1 期间，由于反馈信号的作用，不管J、K端的状态有多少次跳变，主触发器只能变化一次； CP=1 期间，若 JK端的状态有跳变，则无法根据其特性表，正确判断电路的输出状态。4. 4. 逻辑符号逻辑符号 为使主从 JK 触发器按其特性表正常工作， 在 CP = 1期

11、间，必须使JK 端的状态保持不变。&C11J1KQQSDRDJ1J2CP K1K2C11J1KQQSDRDJCPKC11J1KQQJCPK动作特点：动作特点：注意：注意：图示主从JK触发器应该 对应CP下降沿确定Q端次态。带来的问题：带来的问题：特别强调：特别强调：4-2-4.4-2-4. 边沿触发器边沿触发器 为了提高触发器的抗干扰能力，希望触发器的次态仅仅为了提高触发器的抗干扰能力，希望触发器的次态仅仅取决于取决于 CP CP 作用沿到达时刻，作用沿到达时刻，输入信号的状态。这样的触发输入信号的状态。这样的触发器称为器称为边沿触发器边沿触发器。这里，重点介绍利用这里，重点介绍利用

12、CMOS 传输门构成的传输门构成的边沿边沿 D 触发器触发器2.2.工作原理工作原理 CP TG 状态 主触发器 TG 状态 从触发器CP = 0CP = 1TG1 导通CP = 0 CP = 1TG2 截止TG1 截止TG2 导通TG3 导通TG4 导通TG3 截止TG4 截止自行保持自行保持Q=D Q = Q = D1.1.电路结构电路结构Q = Q= D主触发器从触发器 Q= D一一. .边沿边沿D触发器触发器 TG211TG111TG3TG4DQ，Q，QQCPCPCPCPCPCPCPCP3. 3. 特性表特性表4 4、逻辑符号、逻辑符号无跳变XQn0011二二. 动作特点动作特点 触发

13、器保存下来的状态是CP 作用沿到达时刻的输入状态。设初态Q=0特别注意特别注意：当 D 端信号和 CP 作用沿同时跳变时，触发器存入的是 D 跳变前的状态。00例如：说明保持存数C11DQQDCPSDRDC11DQQDCPtCPtDtQCPDQn+1JK触发器也有边沿触发型的，其逻辑符号有：SDRDC11JQQJCP1KKSRSDRDC11JQQJCP1KKSR上升沿触发有效下降沿触发有效4-3 4-3 触发器的逻辑功能及其描述仿法触发器的逻辑功能及其描述仿法本节只讨论有时钟控制的触发器。1.1. 特性表特性表4-3-1. 4-3-1. RS触发器触发器凡在时钟控制下，逻辑功能符合此特性表的触

14、发器就叫做 RS 触发器。R S 0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0111000不定1 1 1不定D 触发器等。T 触发器、JK 触发器、RS 触发器、有时钟控制的触发器，从功能不同分: :n Q n+1 Q 0 0 02. 2. 特性方程特性方程3. 3. 状态转换图状态转换图 它表明 Q 从Qn Qn+1所需要的输入条件。综上综上可知可知描述触发器的逻辑功能有三种方法： 特性表、特性方程和状态转换图。01R =R = XS = S = 0 0R = 0R = 0S = S = 1 1R = 1R = 1S = S = 0 0R = 0 R = 0 S = S =

15、X RSQQn+1n0 1000111100 11 1X X0 0状态转换图可从特性表中归纳，由特性表填卡诺图得特性方程：Qn+1= S+ RQnRS = 0(约束条件）4-3-2. JK4-3-2. JK触发器触发器凡在时钟控制下，逻辑功能符合此特性表的触发器，就叫做 JK 触发器。1.1. 特性表特性表3. 3. 状态转换图状态转换图0 0J = 0 K = XJ = X K = 0J = 1 K = XJ = X K = 12. 2. 特性方程特性方程 Q = J Q + K Qn+1nn由特性表填卡诺图化简得：1J K Qn Qn+10 0 10 1 00 1 11 0 11 0 01 1 10 0 0 11100011 1 004. 逻辑符号逻辑符号4-3-3. T 4-3-3. T 触发器触发器 将JK触发器的 J、K 端连在一起，引出一个 T 端，就构成了 T 触发器。 T Qn Qn+10 00 11 01 1101. 1. 特性表特性表2. 2. 特性方程特性方程3. 3. 状态转换图状态转换图